Biology for Majors II (Italiano)

I procarioti sono divisi in due diversi domini, Batteri e Archaea, che insieme a Eukarya, comprendono i tre domini della vita (Figura 1).

Figura 1. I tre domini degli organismi viventi. Batteri e Archaea sono entrambi procarioti, ma differiscono abbastanza per essere collocati in domini separati., Si ritiene che un antenato dell’Archaea moderna abbia dato origine a Eukarya, il terzo dominio della vita. Vengono mostrati i principali gruppi di Archaea e batteri.

La composizione della parete cellulare differisce significativamente tra i domini Batteri e Archaea. La composizione delle loro pareti cellulari differisce anche dalle pareti cellulari eucariotiche presenti nelle piante (cellulosa) o nei funghi e negli insetti (chitina). La parete cellulare funziona come uno strato protettivo ed è responsabile della forma dell’organismo. Alcuni batteri hanno una capsula esterna al di fuori della parete cellulare., Altre strutture sono presenti in alcune specie procariote, ma non in altre. Ad esempio, la capsula trovata in alcune specie consente all’organismo di attaccarsi alle superfici, lo protegge dalla disidratazione e dall’attacco delle cellule fagocitiche e rende gli agenti patogeni più resistenti alle nostre risposte immunitarie. Alcune specie hanno anche flagelli (singolare, flagello) usati per la locomozione e pili (singolare, pilus) usati per l’attaccamento alle superfici. I plasmidi, che consistono in DNA extra-cromosomico, sono presenti anche in molte specie di batteri e archaea.

Phylum Proteobacteria è uno dei fino a 52 batteri phyla., I proteobatteri sono ulteriormente suddivisi in cinque classi, Alfa attraverso Epsilon (Tabella 1).

Tabella 1. I batteri del Phylum Proteobacteria
Classe	organismi Rappresentativi	Rappresentante micrograph
Alfa proteobacteria Alcune specie sono photoautotrophic, ma alcuni sono simbionti di piante e animali, e gli altri sono agenti patogeni., Si pensa che i mitocondri eucariotici derivino da batteri in questo gruppo.	Rhizobium: Azoto-fissazione endosimbionti associati con le radici delle leguminose Rickettsia: intracellulari parassita che provoca il tifo e la Rocky Mountain Spotted Febbre	Rickettsia rickettsia, posato rosso, crescita all’interno di una cellula ospite
Beta proteobacteria Questo gruppo di batteri è subacquei. Alcune specie svolgono un ruolo importante nel ciclo dell’azoto.,	Nitrosomas: le Specie appartenenti a questo gruppo ossidare l’ammoniaca in nitriti Spirillum minus: Cause di ratto-morso febbre	Spirillum minus
Gamma proteobacteria Molti sono favorevoli simbionti che popolano l’intestino umano, ma gli altri sono familiari patogeni umani. Alcune specie di questo sottogruppo ossidano i composti dello zolfo.	E. coli: Normalmente microbo benefico dell’intestino umano, ma alcuni ceppi causano malattie Salmonella: Alcuni ceppi causano intossicazione alimentare o febbre tifoide V., cholera: Causative agent of cholera Chromatium: Sulfur-producing bacteria that oxidize sulfur, producing H2S	Vibrio cholera
Delta proteobacteria Some species generate a spore-forming fruiting body in adverse conditions. Others reduce sulfate and sulfur.,	Myxobacteria: Generare sporigeni corpi fruttiferi in condizioni avverse Desulfovibrio vulgaris: Anaerobico, batterio solfato-riduzione	Desulfovibrio vulgaris
Epsilon proteobacteria Molte specie che popolano l’apparato digerente degli animali come simbionti o agenti patogeni. I batteri di questo gruppo sono stati trovati nelle bocche idrotermali di acque profonde e negli habitat di infiltrazioni fredde.	Campylobacter: provoca avvelenamento del sangue e infiammazione intestinale H.,acter
(credito “Rickettsia rickettsia”: modificazione dell’opera da parte della CDC di credito “Spirillum minus”: la modifica, il lavoro di Wolframm Adlassnig; credito “Vibrio colera”: modificazione di lavoro da parte di Janice Haney Carr, CDC; credito “Desulfovibrio vulgaris”: la modifica, il lavoro di Graham Bradley; credito “Campylobacter”: la modifica, il lavoro di De Legno, Pooley, USDA, ARS, EMU; la barra della scala dati da Matt Russell)

la Clamidia, Spirochete, Cianobatteri e batteri Gram-positivi sono descritte nella Tabella 2., Si noti che la forma batterica non è dipendente dal phylum; i batteri all’interno di un phylum possono essere cocchi, a forma di bastoncello o spirale.

Tabella 2., Bacteria: Chlamydia, Spirochetes, Cyanobacteria, and Gram-positive
Phylum	Representative organisms	Representative micrograph
Chlamydias All members of this group are obligate intracellular parasites of animal cells., Pareti cellulari mancanza di peptidoglicano	Chlamydia trachomatis: Comune malattia a trasmissione sessuale che può portare alla cecità	In questo pap test, Chlamydia trachomatis apparire come rosa inclusioni all’interno delle cellule
Spirochete la Maggior parte dei membri di questo phylum, che è a forma di spirale cellule, sono a vita libera anaerobi, ma alcuni sono patogeni., Flagelli che corrono lungo tutta la lunghezza periplasmico spazio tra la membrana interna ed esterna	Treponema pallidum: agente Eziologico della syphillis Borrelia burgdorferi: Agente eziologico della malattia di Lyme	Treponema pallidum
Cianobatteri conosciuto Anche come alghe blu-verdi, questi batteri ottenere la loro energia attraverso la fotosintesi. Sono onnipresenti, si trovano in ambienti terrestri, marini e d’acqua dolce. Si pensa che i cloroplasti eucariotici derivino da batteri di questa classe.,	Acinetobacter: Crede di essere il più abbondante di organismi fotosintetici sulla terra, è responsabile della generazione di mezzo il mondo di ossigeno	Phormidium
Batteri Gram-positivi del Suolo membri di questo sottogruppo decompongono la materia organica. Alcune specie causano malattie. Hanno una parete cellulare spessa e mancano di una membrana esterna.,	Clostridium botulinum: Cause Botullismo Steptomyces: Molti antibiotici, tra cui streptomyocin, sono derivati da questi batteri Micoplasmi: Questi minuscoli batteri, il più piccolo conosciuto, mancano di una parete cellulare. Alcuni sono a vita libera, e alcuni sono patogeni	Clostridium difficile
(credito “Chlamydia trachomatis”: la modifica, il lavoro di Dr. Lance Liotta Laboratorio, NCI; di credito “Treponema pallidum”: modificazione di lavoro dal Dr., David Cox, CDC; credito “Phormidium”: modificazione di lavoro da USGS; credito “Clostridium difficile”: la modifica, il lavoro di Lois S. Wiggs, CDC; la barra della scala dati da Matt Russell)

Archaea sono suddivisi in quattro phyla: il Euryarchaeota, Crenarchaeota, Nanoarchaeota, e Korarchaeota.

Tabella 3., Archaea
Phylum	organismi Rappresentativi	Rappresentante micrograph
Euryarchaeota Questo phylum comprende metanogeni, che producono metano metabolico prodotto di scarto, e halobacteria, che vivono in un estremo ambiente salino.	Metanogeni: la produzione di metano provoca flatulenza nell’uomo e in altri animali., Halobacteria: Grandi fioriture di questo archaea amante del sale appaiono rossastre a causa della presenza di bacteriorhodopsin nella membrana. Bacteriorhodopsin è correlato al pigmento retinico rodopsina.	Alobatterio ceppo NRC-1
Crenarchaeota i Membri di questo onnipresente phylum giocare un ruolo importante nella fissazione del carbonio. Molti membri di questo gruppo sono estremofili dipendenti dallo zolfo. Alcuni sono termofili o ipertermofili.,	Sulfolobus: I membri di questo genere crescono in sorgenti vulcaniche a temperature tra 75º e 80º C e ad un pH tra 2 e 3.	Sulfolobus infettato da batteriofagi
Nanoarchaeota Questo gruppo contiene attualmente una sola specie: Nanoarchaeum equitans.	Nanoarchaeum equitans: Questa specie è stata isolata dal fondo dell’Oceano Atlantico e da una bocca idrotermale nel Parco Nazionale di Yellowstone., È un simbionte obbligato con Ignicoccus, un’altra specie di archaea.	Nanoarchaeum equitans (piccole sfere scure) sono in contatto con le loro più grandi host, Ignococcus
Korarchaeota Questo gruppo è considerato una delle forme più primitive di vita. I membri di questo phylum sono stati trovati solo nella piscina Obsidian, una sorgente calda a Yellowstone National Park.	Non sono stati coltivati membri di questa specie.,	Questa immagine mostra una varietà di specie korarchaeota dalla piscina di ossidiana al Parco Nazionale di Yellowstone.
(credito “Halobacterium”: modifica del lavoro da parte della NASA; credito “Nanoarchaeotum equitans”: modifica del lavoro di Karl O. Stetter; credito “korarchaeota”: modifica del lavoro da parte dell’Office of Science del Dipartimento degli Stati Uniti.,

La membrana plasmatica

La membrana plasmatica procariotica è un sottile doppio strato lipidico (da 6 a 8 nanometri) che circonda completamente la cellula e separa l’interno dall’esterno. La sua natura selettivamente permeabile mantiene ioni, proteine e altre molecole all’interno della cellula e impedisce loro di diffondersi nell’ambiente extracellulare, mentre altre molecole possono muoversi attraverso la membrana., Ricordiamo che la struttura generale di una membrana cellulare è un doppio strato fosfolipidico composto da due strati di molecole lipidiche. Nelle membrane cellulari archaeal, le catene di isoprene (fitanile) legate al glicerolo sostituiscono gli acidi grassi legati al glicerolo nelle membrane batteriche. Alcune membrane archaeal sono monostrati lipidici invece di doppi strati (Figura 2).

Figura 2. I fosfolipidi Archaeal differiscono da quelli trovati nei batteri e nell’Eukarya in due modi. Innanzitutto, hanno catene laterali fitaniliche ramificate invece di quelle lineari., In secondo luogo, un legame etere invece di un legame estere collega il lipido al glicerolo.

La parete cellulare

Il citoplasma delle cellule procariote ha un’alta concentrazione di soluti disciolti. Pertanto, la pressione osmotica all’interno della cellula è relativamente alta. La parete cellulare è uno strato protettivo che circonda alcune cellule e dà loro forma e rigidità. Si trova all’esterno della membrana cellulare e impedisce la lisi osmotica (scoppio dovuto all’aumento del volume). La composizione chimica della parete cellulare varia tra Archaea e batteri e varia anche tra specie batteriche.,

Le pareti cellulari batteriche contengono peptidoglicano, composto da catene polisaccaridiche che sono reticolate da peptidi insoliti contenenti sia L-e D – aminoacidi tra cui acido D-glutammico e D-alanina. (Le proteine normalmente hanno solo L-amminoacidi; di conseguenza, molti dei nostri antibiotici funzionano imitando i D-amminoacidi e quindi hanno effetti specifici sullo sviluppo della parete cellulare batterica.) Ci sono più di 100 diverse forme di peptidoglicano. Le proteine dello strato S (strato superficiale) sono presenti anche all’esterno delle pareti cellulari di Archaea e batteri.,

I batteri sono divisi in due gruppi principali: Gram positivi e Gram negativi, in base alla loro reazione alla colorazione di Gram. Si noti che tutti i batteri Gram-positivi appartengono a un phylum; i batteri negli altri phyla (proteobatteri, Clamidie, spirochete, cianobatteri e altri) sono Gram-negativi. Il metodo di colorazione Gram prende il nome dal suo inventore, lo scienziato danese Hans Christian Gram (1853-1938). Le diverse risposte batteriche alla procedura di colorazione sono in definitiva dovute alla struttura della parete cellulare., Gli organismi Gram-positivi mancano tipicamente della membrana esterna che si trova negli organismi Gram-negativi (Figura 3). Fino al 90% della parete cellulare nei batteri Gram-positivi è composta da peptidoglicano e la maggior parte del resto è composta da sostanze acide chiamate acidi teichoici. Gli acidi teichoici possono essere legati covalentemente ai lipidi nella membrana plasmatica per formare acidi lipoteichoici. Gli acidi lipoteichoici ancorano la parete cellulare alla membrana cellulare., I batteri gram-negativi hanno una parete cellulare relativamente sottile composta da pochi strati di peptidoglicano (solo il 10% della parete cellulare totale), circondati da un involucro esterno contenente lipopolisaccaridi (LPS) e lipoproteine. Questo involucro esterno è a volte indicato come un secondo doppio strato lipidico. La chimica di questo involucro esterno è molto diversa, tuttavia, da quella del tipico doppio strato lipidico che forma le membrane plasmatiche.

Domanda pratica

I batteri sono divisi in due gruppi principali: Gram positivi e Gram negativi., Entrambi i gruppi hanno una parete cellulare composta da peptidoglicano: nei batteri Gram-positivi, la parete è spessa, mentre nei batteri Gram-negativi, la parete è sottile. Nei batteri Gram-negativi, la parete cellulare è circondata da una membrana esterna che contiene lipopolisaccaridi e lipoproteine. Le porine sono proteine in questa membrana cellulare che consentono alle sostanze di passare attraverso la membrana esterna dei batteri Gram-negativi. Nei batteri Gram-positivi, l’acido lipoteichoico ancora la parete cellulare alla membrana cellulare.

Figura 3., Batteri gram-positivi e negativi (credito: modifica del lavoro di “Franciscosp2” / Wikimedia Commons)

Quale delle seguenti affermazioni è vera?

1. I batteri gram-positivi hanno una singola parete cellulare ancorata alla membrana cellulare dall’acido lipoteichoico.
2. Le porine consentono l’ingresso di sostanze nei batteri Gram-positivi e Gram-negativi.
3. La parete cellulare dei batteri Gram-negativi è spessa e la parete cellulare dei batteri Gram-positivi è sottile.,
4. I batteri gram-negativi hanno una parete cellulare fatta di peptidoglicano, mentre i batteri Gram-positivi hanno una parete cellulare fatta di acido lipoteichoico.

Show Answer

L’affermazione a è vera: i batteri gram-positivi hanno una singola parete cellulare ancorata alla membrana cellulare dall’acido lipoteichoico.

Le pareti cellulari Archaean non hanno peptidoglicano. Ci sono quattro diversi tipi di pareti cellulari archaean., Un tipo è composto da pseudopeptidoglicano, che è simile al peptidoglicano in morfologia ma contiene diversi zuccheri nella catena polisaccaridica. Gli altri tre tipi di pareti cellulari sono composti da polisaccaridi, glicoproteine o proteine pure. Altre differenze tra batteri e Archaea sono osservate nella Tabella 4. Si noti che le caratteristiche relative alla replicazione del DNA, alla trascrizione e alla traduzione in Archaea sono simili a quelle osservate negli eucarioti.

Contribuisci!

Migliora questa paginaimpara di più